Mitoistuspyyntö uudiskohteeseen

[VillaV]

Ei entuudestaan kokemusta maalämmästä mutta nyt pitäisi sellainen hankkia rakenteilla olevaan loma-asuntoon.
Tekisittekö mitoitukset seuraavilla tiedoilla:

- Sijanti: Ruka / Kuusamo
- Rakentamisvuosi: 2017
- Huoneistoala 81m2 (päärakennus) + 29m2 (saunarakennus) + 4,5m2 (tekn tila) = 114,5m2
- Tilavuus 410 m3
- Lattialämmitus
- Kaksi erillistä IV konetta, ehkä Vallox 096
- Lämmitettävän rakennuksen ulkomitat tai ulkoseinien yhteenlaskettu ulkopituus: Päärakennus piiri 42m, saunarakennus piiri: 25m
- Ulkoseinien lämpöeristeen materiaali ja paksuus, ulkoseinän kokonaispaksuus?
   * Puurunko kokonaispaksuus 335mm (13mm kipsi, 48mm vaakakoolaus+villa, höyrynsulku, 198mm pystyrunko+villa, 9mm tuulensuoja, 44mm ristikoolaus, 23mm ulkoverhous)
   * U-arvo 0,17
- Kerrosten lukumäärä: 1, tasamaa talo
- Huonekorkeus 2,7m
- Alapohja: maanvarainen betonilaatta + 200mm eps eriste, u-arvo 0,16
- Yläpohja: 500mm puhallusvilla, u-arvo 0,09
- Ikkunapinta-ala: 42,5m2
- Saunarakennuksen ja päärakennuksen etäisyys 4m, Lämpöpumppu saunarakennuksen yhteydessä olevaan tekniseen tilaan
- Tilojen lämpötilat: Normaalit asuinlämpötilat. Mahdollisesti alennettu koko asunnossa silloin kun ketään ei ole paikalla?

Kuinka syvä lämpökaivon tulisi olla? Tarjouksissa aika suuri ero lämpökaivon syvyydessä, siksi kyselen kolmatta mielipidettä. Tarjouksia olen saanut Nibe 1255F 6kW ja AIT PWZSV 6kW Nordic lämpöpumpuista, kokemuksia/mielipiteitä kumpi kannattaa ottaa? Onko etähallinoissa eroja? Muita plussia/miinuksia?

[tomppeli]

Tervetuloa joukkoomme!

Koetin tehdä laskelman ja tältä näyttäisi:
Loma-asunto  ”VillaV”    KUUSAMO (Pohjois-Pohjanmaa)
LÄMMITYSTARVE ILMAN LÄMMINTÄ KÄYTTÖVETTÄ         
- Päärakennus Lattialämmitys   16 517 kWh   5,28 kW
- Sauna/tekninen Lattialämmitys   4 538 kWh   1,54 kW
- Lämmönsiirtokanaali    499 kWh   0,06 kW
YHTEENSÄ   21 554 kWh   6,9 kW
- Josta johtumisvuodot   17 566 kWh   5,59 kW
- Josta ilmanvaihdot   2 480 kWh   0,88 kW
- Josta vuotoilmat   1 009 kWh   0,36 kW
- Josta lämmönsiirtokanaali   499 kWh   0,06 kW
         
VUOTUINEN LÄMMITYSTARVE: ( LATTIALÄMMITYS )
Lämmitettävää   115 m2   296 m3
- Kiinteistö   5,2 COP   20 889 kWh
- Lämmin käyttövesi   2,8 COP   3 600 kWh
- Yhteensä 4,6 COP   24 489 kWh
Tarvittava lämmityslaitteen lämmitysteho   7,2 kW
- Valitun lämmityslaitteen lämmitysteho   7,3 kW
- Valitun lämmityslaitteen teho riittää saakka   -39 C
▪ Maasta kerätään    ( 5,2 COP)   5,9 kW   19 180 kWh
▪ Sähkölaitokselta tulee pumpun käyttösähköä   5 309 kWh
▪ Sähkövastuksella tuotettavaksi jää   0 kWh
▪ Ostosähköä yhteensä   5 309 kWh
Tarvitaan 266 aktiivimetrin lämpökaivo. Keruun virtaus oltava vähintään 0,4 l/s.
Alla keruupiirin painehäviö sileäseinämäisille keräinputkille:         
• Kaivon painehäviö 0,4 l/sek virtauksella ja 40 mm putkilla, Δt = 3,6 K   0,49 bar (49 kPa)
• Kaivon painehäviö 0,4 l/sek virtauksella ja 45 mm putkilla, Δt = 3,6 K   0,27 bar (27 kPa)
• Kaivon painehäviö 0,4 l/sek virtauksella ja 50 mm putkilla, Δt = 3,6 K   0,17 bar (17 kPa)
Tai vaakakeruupiiri    Keruu: kostea Savi   686 m.

Jos laskelmassa on virheellisiä lähtötietoja, kerro niistä, niin korjaan ne.
Korjaaminen on helppoa.

Tämäkin laskelma on vain suuntaa antava, ei ole mikään takuumitoitus!
Luota alan ammattisuunnittelijaan!

[VillaV]

Kiitos, nyt kuin vielä osaisi tulkita tuloksia ja tarkastaa että mitoituksen lähtötiedot on oikein.

Tämän mitoituksen mukaan ehdotetut 6kw pumput on alimitoitettuja? Kaivon osalta tarjoukset oli 145m ja 180m.... 180m tarjonnut myös mainitsi että kaivo olisi hiukan ylimitoitettu. Joku ei nyt täsmää, kun vaan huomaisi mikä... Voiko olla että myyjät eivät ota huomioon että lämmitettävä ala koostuu kahdesta osasta => enemmän seinäpintaa ja toisaalta että Ikkunapinta-ala on meillä paljon.

Kiinnostaisiko "tomppelia" tarkastaa laskelman tiedot pohja/leikkauspiirroksen tai energiaselvityksen pohjalta? Itse olen niistä ja laskelmasta yrittänyt bongata eroavaisuuksia lähtötiedoissa mutta ei osu mitään merkittävää silmään... Jos kiinnostaa niin voisin laittaa PDF:t emaililla tai yksityisviestinä.

[tomppeli]

Laita ne tulemaan E -mailina.
Koetan käydä ne läpi.

[VillaV]

Kiitos avusta, laitoin linkin PDF tiedostoihin sähköpostilla.

[jm82]

Kuinka syvä lämpökaivon tulisi olla? Tarjouksissa aika suuri ero lämpökaivon syvyydessä, siksi kyselen kolmatta mielipidettä. Tarjouksia olen saanut Nibe 1255F 6kW ja AIT PWZSV 6kW Nordic lämpöpumpuista, kokemuksia/mielipiteitä kumpi kannattaa ottaa? Onko etähallinoissa eroja? Muita plussia/miinuksia?

Nibe F1255 1.5-6[8] saa asetuksista muutettua myös noin 8kW maksimiteholle. Eli teho pitäisi riittää tuossa mallissa vähän paremmin. vastaisi noin 8kW maalämpöpumppua. Kaivosta en osaa sanoa, mutta sitä vaikka 210 metriä? Eli 30 metriä syvemmästi, kuin syvin tarjous.

[tomppeli]

Tämän mitoituksen mukaan ehdotetut 6kw pumput on alimitoitettuja? Kaivon osalta tarjoukset oli 145m ja 180m.... 180m tarjonnut myös mainitsi että kaivo olisi hiukan ylimitoitettu. Joku ei nyt täsmää, kun vaan huomaisi mikä... Voiko olla että myyjät eivät ota huomioon että lämmitettävä ala koostuu kahdesta osasta => enemmän seinäpintaa ja toisaalta että Ikkunapinta-ala on meillä paljon.

Olipahan ehdotettu kovin matalia energiakaivoja.
Tarjousten tekijät eivät ole ottaneet huomioon kohteen sijaintia.
Eteläisessä Suomessa kallioperän lämpötila on 100 metrin syvyydessä noin +7 .. +8 C.
Kuusamossa se on vain noin +3,5 C. Se on vain puolet etelän lämpötilasta.
Tämä tarkoittaa sitä, että Kuusamoon tarvitaan saman lämpöenergian saamiseen noin 2 kertaa syvempi kaivo.

Pumpun teholuokan mitoituksessa eivät tarjouksen tekijät ota huomioon paria rakennusten erityispiirrettä.
Ei huomioida tavallista suurempaa ikkunoiden pinta-alaa, ei myöskään oteta huomioon sitä, että rakennuksessa on massiivihirsiseinät.
Aloittajan rakennuksessa ei ole massiivihirsiseinää, mutta on iso ikkunapinta-ala.

[Nakke vaan]

Eteläisessä Suomessa kallioperän lämpötila on 100 metrin syvyydessä noin +7 .. +8 C.
Kuusamossa se on vain noin +3,5 C. Se on vain puolet etelän lämpötilasta.
Tämä tarkoittaa sitä, että Kuusamoon tarvitaan saman lämpöenergian saamiseen noin 2 kertaa syvempi kaivo.

Hämmentävää jos tuo menee noin. Jos 7 C asteinen materiaali viilenee 3.5 astetta tai 3.5 C asteinen materiaali viilenee saman 3.5 astetta niin tarkoittaako se todella kaivon tapauksessa että tarvitaan tupla syvyys? Celsiuksen nollahan ei ole se absoluuttinen nollakohta vaan yli 270 astetta plussalla sieltä nollaenergiatasosta, eli keskellä lämpötilajanaa.  En ole fyysikkokaan mutta meneekö se todella noin?

[tomppeli]

Kaivo ei saisi jäätyä.
Jäätyminen tapahtuu nolla -asteessa.
Veden jäätyminen porareiässä keruuputkien ympärillä saattaa vahingoittaa putkia.

[euroshopperi]

Hämmentävää jos tuo menee noin. Jos 7 C asteinen materiaali viilenee 3.5 astetta tai 3.5 C asteinen materiaali viilenee saman 3.5 astetta niin tarkoittaako se todella kaivon tapauksessa että tarvitaan tupla syvyys? Celsiuksen nollahan ei ole se absoluuttinen nollakohta vaan yli 270 astetta plussalla sieltä nollaenergiatasosta, eli keskellä lämpötilajanaa.  En ole fyysikkokaan mutta meneekö se todella noin?

Lämpöpumpun teho on ilmoitettu 0-asteisella tuloliuoksella. Yleisesti kompressori pystyy viilentämään tulevan liuoksen vähintään tuon 3 astetta ja yleisesti löytyy runsaasti sellaisia, jotka pudottaa lämpöä n. 5 asteen verran, koska liuoksen kierto on liian hidasta. Jos kaivon lämpö laskee lähelle 0-astetta, niin se ei pysty enää tuottamaan takaisin kiertoon edes nollan litkua  ja palaava neste jäähtyy aina sen 3-5 asteen verran. Jossain kohtaa sitten alkaa kaivon reikä jäätyä yläosasta alkaen. Eri asia sitten, jos reikä täytetään betoniitilla. Silloin saa olla reilustikkin pakkasella, jos vain teho riittää ja liuos ei jähmety.

[Nakke vaan]

Varmaan olette ihan oikeassa mutta ajatuksia herättävä aihe tämä kuitenkin on. Miltäs kuulostaisi jos asian ilmoittaisi näin?

Eteläisessä Suomessa kallioperän lämpötila on 100 metrin syvyydessä noin 280 K.
Kuusamossa se on vain noin 276.5 K. Se on vain 99% etelän lämpötilasta.
Tämä tarkoittaa sitä, että Kuusamoon tarvitaan saman lämpöenergian saamiseen noin 2 kertaa syvempi kaivo.

[tomppeli]

...Jossain kohtaa sitten alkaa kaivon reikä jäätyä yläosasta alkaen...

Yleensä lämpöpumput tekevät hätäkatkaisun, kun höyrystimeltä maahan lähtevän kiertonesteen lämpötila putoaa -9 C -lämpötilaan.
Tämä tehdään siksi, että tuosta lämpötilasta alkaa höyrystin mennä jäähän.

Jos kierron Dt on noin 4 K, alkaa kaivo mennä jäähän, kun maasta tulevan lämpötila laskee alle -2 C.
Kaivon pieni jäätyminen ei yleensä ole vielä mikään katastrofi.
Kaivo jäätyy ensin yläosastaan, ihan kuten euroshopperi kertoi.
Yläosa jäätyy ensinnä siksi, että kaivoon tulee miinusasteilla olevaa liuosta, joka jäädyttää yläosaa.
Nesteen jakaessa syvemmälle kaivoon, se lämpenee hiukan ja jään muodostuminen vähenee.

Kaivon jäätyessä umpeen, muodostuu kaivoon jään puristusta joka kohdistuu keräimen putkiin.
Putkiin saattaa syntyä painumia, jotka vaikeuttavat nestekiertoa kaivossa.
Kierron Dt nousee sen seurauksena.
Puristuminen voi olla niinkin suurimittaista, että maakierron paisunta astian ylipaineventtiilistä tulee nestettä lattialle.
Jos puristumista tapahtuu monia kertoja, voi keräin vahingoittua lopullisesti käyttökelvottomaksi.
Jos kaivo näyttää menevän kovin kylmäksi (kierron lämpötilat ovat -2 .. -3 / -6 C tai sitäkin kylmempiä),
on syytä ottaa vastuslämmitys käyttöön ja antaa kaivon levätä vähän.

[sailor]

Kannattaa mitoittaa myös vedenkulutus mielessä jos kohde joskus menee vuokrakäyttöön.

[tomppeli]

Eteläisessä Suomessa kallioperän lämpötila on 100 metrin syvyydessä noin 280 K.
Kuusamossa se on vain noin 276.5 K. Se on vain 99% etelän lämpötilasta.
Tämä tarkoittaa sitä, että Kuusamoon tarvitaan saman lämpöenergian saamiseen noin 2 kertaa syvempi kaivo.

Ihan mielenkiintoinen tapa selittää kaivon mitoittaminen.!
Tämän päivän tekniikalla ei ole taloudellisesti järkevää lähteä keräämään lämpöenergiaa kovin alhaisista lämpötiloista.

Ilmalämpöpumpuilla kerätään lämpöä -20 asteisesta ulkoilmasta.
Tuota alemmasta lämpötilasta ei nykyteknologialla ole taloudellisesti kannattavaa kerätä lämpöenergiaa asumisen lämmittämiseen.

Porakaivon ongelmana on nyt sen jäätyminen. Kaivon täyttäminen muulla aineella, kuin vedellä ratkaisee tuon asian (euroshopperi).
Toinen ongelma on lämmönsiirtonesteenä käytetty vesi/alkoholi -seos. Sekin jäätyy 20 asteen pakkasessa.
Kolmas ongelma on nykyään käytössä olevat kylmäaineet. Nekin toimivat huonosti alhaisilla lämpötiloilla.
Yksi haaste on keruun lämpötilan ja halutun luovutuslämpötilan suureksi kasvava erotus. Haastaa kompressoriteknologiaa.

Tulevaisuudessa kerätään kohtuullisin kustannuksin lämpöenergiaa paljonkin nykyistä alemmista lämpötiloista.
Ei maalämpöpumpputeknologian kehitys vielä ole saavuttanut huippuansa.

[euroshopperi]

Tomppeli unohti vielä kondensoitumisen tuosta luettelosta. Jo 0-asteinen tuloliuos alkaa tekemään melkoisia haasteita koko laitteistolle kertyvän kosteuden takia. Tästä on jo kertynyt kokemustakin ittelle, kun jäätävä liuos alkaa kastella paikkoja. Laitteet pitäisi eristää huomattavasti tehokkaammin, jos aletaan pelaamaan enemmän pakkaselle menevien vehkeiden kanssa.

[rsaarela]

Ihan mielenkiintoinen tapa selittää kaivon mitoittaminen.!
Tämän päivän tekniikalla ei ole taloudellisesti järkevää lähteä keräämään lämpöenergiaa kovin alhaisista lämpötiloista.

Ilmalämpöpumpuilla kerätään lämpöä -20 asteisesta ulkoilmasta.
Tuota alemmasta lämpötilasta ei nykyteknologialla ole taloudellisesti kannattavaa kerätä lämpöenergiaa asumisen lämmittämiseen.

Porakaivon ongelmana on nyt sen jäätyminen. Kaivon täyttäminen muulla aineella, kuin vedellä ratkaisee tuon asian (euroshopperi).
Toinen ongelma on lämmönsiirtonesteenä käytetty vesi/alkoholi -seos. Sekin jäätyy 20 asteen pakkasessa.
Kolmas ongelma on nykyään käytössä olevat kylmäaineet. Nekin toimivat huonosti alhaisilla lämpötiloilla.
Yksi haaste on keruun lämpötilan ja halutun luovutuslämpötilan suureksi kasvava erotus. Haastaa kompressoriteknologiaa.

Tulevaisuudessa kerätään kohtuullisin kustannuksin lämpöenergiaa paljonkin nykyistä alemmista lämpötiloista.
Ei maalämpöpumpputeknologian kehitys vielä ole saavuttanut huippuansa.

280 K  =   + 6,85 C
276,5 K =  + 3,35 C

http://www.metric-conversions.org/fi/lampotila/kelvin-celsius.htm

Sama asia, esitystapa eri...

[seppaant]

Kaivon mitoitus perustuu kaivosta otettavaan lämpöenergiaan.
Lämpöenergian määrä on n. suoraan verrannollinen käytettävissä olevaan lämpötilaeroon ja kaivon syvyyteen.
Lämpökaivon tapauksessa "kuuman" pään lämpötila on häiriintymättömän kallion lämpötila:
- Etelässä n. 7-8C
- Kuusamossa n. 3,5C
"Kylmän" pään lämpötilalle on useita kriteerejä, mm:
- Kaivon jäätyminen
- Höyrystimen jäätyminen
- Lämpöpumpun hyötysuhde

Jos valitaan kylmän pään lämpötilalle kriteeriksi kaivon jäätymättömyys, saadaan että keruunesteen tulolämpötila ei saisi alittaa 0 C lämpötilaa.
Tällöin keruunesteen keskilämpötila on n. -1,5C

Käytettävissä oleva lämpötilaero on:
- Etelässä n. 9C
- Kuusamossa n. 5C
Kaivojen syvyyksienien suhde on 9/5
Eli Kuusamossa pitää kaivon syvyyden olla 1,8 kertainen etelän kaivoon verrattuna.

ATS

[tomppeli]

Pohjoisen kaivossa on matalampi kallioperän lämpötila, niinhän tässä on todettu.
Lämpötila kertoo lämpövarannosta.

Koska Δt kaivossa olevan nolla asteisen veden ja ympäröivän kallioperän välillä on pienempi,
on myöskin kallioperästä kaivon veteen tuleva lämpövuo pienempi.

Tästä seuraa, että kaivoon latautuu pohjoisessa hitaammin uutta lämpöenergiaa, kuin etelässä, jossa tuo samainen Δt on suurempi.
Lämmön siirtyminen kiviaineksen läpi on periaatteessa W/m x K.
Tavallisesti laskennassa oletetaan kallioaineksen lämmönjohtoluvuksi, λ, 3,0 W/mK.
Kiviaineksen lämmönjohtoluku vaikuttaa keruualueen säteeseen ja siihen kiviainesvolyymiin, josta lämpövarantoa haetaan.

Kallion lämpövaranto on peräisin maanpinnalta tulevasta auringon energiasta
ja osin myöskin maankuoren sisältä tulevasta geotermisestä lämpöenergiasta.
Pohjoisessa maan pinnalta tulevan lisälämmön osuus on pienempi, kuin etelässä.
Geotermisen energiakomponentin osuus on periaatteessa sama etelässä ja pohjoisessa.
Sen määrä ei ole pallomme eri kohdissa sama.

Siis ei ole pelkästään pienempi lämpövaranto, vaan myös kaivon uudelleen latautuminen, elpyminen on vähäisempää.

[Nakke vaan]

Aika pihalla on noi ammattisuunnittelijoiden ohjelmatkin  sitten. Tuossa mielenkiintoinen opinnäytetyö 2015 vuodelta.
Tässä huomioitu talojen isompi lämmöntarvekin pohjoisessa ja silti pituusero kaivoissa on vain luokkaa n.+25 prosenttia. Toki kyseessä Oulu Espoo vertailu eikä Kuusamo, mutta silti tuo kaivon tuplauksen tarve  tuntuu hämmentävältä. Vaikka itse toki laittaisin niin syvän kuin viinapumppu sietäisi

Sivulta 19 alkaa vertailu, siihen asti höpinää.
https://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/89567/Kilpijarvi_Aki.pdf?sequence=1

[fraatti]

Hämmentääkseni lisää soppaa niin tälläiset arvot antaa nibe mitoitussofta: (liuoksen keskilämpötilalla -1,5)
säävyöhyke 1(pohjoinen suomi)

säävyöhyke 1(helsinki)

[vippe0]

Hämmentääkseni lisää soppaa niin tälläiset arvot antaa nibe mitoitussofta: (liuoksen keskilämpötilalla -1,5)
säävyöhyke 1(pohjoinen suomi)

säävyöhyke 1(helsinki)

Eikös etelässä tarvita vähän vähemmän lämpöä kämpän lämmittämiseen kuin pohjoisessa, etelässä kun ilmat ovat lämpösempiä.
Ainakin näyttäisi molemmissa olevan sama 24500KWh.

[fraatti]

Eikös etelässä tarvita vähän vähemmän lämpöä kämpän lämmittämiseen kuin pohjoisessa, etelässä kun ilmat ovat lämpösempiä.
Ainakin näyttäisi molemmissa olevan sama 24500KWh.

Juu mutta tarkoitus ei ollutkaan verrata rakennuksia vaan sitä kuinka rakennuksen sijainti vaikutaa siihen kuinka syvä kaivo tarvitsee porata. Siksi energinkulutus on sama molemmissa. Etelässä talo voisi olla esimerkiksi 250m2 ja pohjoisessa 150m2 jolloin molemmat kuluttaisivat saman verran.... Jotta tuo energia saadaan kaivosta täytyy pohjoisessa porata syvempi kaivo kuin etelässä koska maaperä on viileämpi ja veden jäätymispiste saavutetaan aikaisemmin.